近日，我校化学学院教授李伟率课题组攻克核心技术难关，成功以蓖麻油为原料制备航油，相关论文成果发表在行业权威期刊《生物资源技术》上。同时李伟率领课题组成员组成“南开大学蓖麻生物航油团队”参加了第四届中国创新创业大赛，以天津赛区第一名成绩进入全国总决赛。在总决赛中，南开团队与全国43支团队同台竞技，最终以第6名荣获“全国优秀团队”称号，这也是唯一一支以在校学生为主体的团队。“蓖麻油制备航空煤油的催化剂及其制备方法”已申请我国知识产权局发明专利。
“蓖麻油如何变成航油？核心技术在于催化剂。”李伟介绍，课题组以天津化学化工协同创新中心为依托，在我校蓖麻工程研究中心的支持下，首次以蓖麻油为原料，通过合适的催化反应技术实现“蓖麻油加氢”，成功制备出高选择性生物航油。
目前世界范围航空运输所用航油基本是以石油为原料进行加工提纯，石油基航油的使用也是造成雾霾天气的重要原因之一，一架大型飞机起降相当于600辆双班出租车一天排放量。使用生物航油可降低50%以上硫、碳的排放。中国作为世界第二航空大国和全球最大的飞机消费市场，减排压力巨大，欧盟倡导的“碳税”一旦开征，中国飞速发展的民航业犹如套上紧箍咒。2014年11月中美联合发布《中美气候变化联合声明》，习近平总书记也曾就推动能源生产和消费革命强调“推动能源技术革命，带动产业升级”，要求“以绿色低碳为方向，分类推动技术创新、产业创新、商业模式创新，把能源技术及其关联产业培育成带动我国产业升级的新增长点”。“生物航油”契合“国家急需，世界一流”理念，不仅有利于航空减排、发展清洁能源、维护能源安全，而且将有力拉动育种、种植、加工产业链加粗拉长，是国家大力支持的绿色低碳产业新增长点。
“新能源航油最大瓶颈是原料来源少、制备成本高，而以蓖麻油为原料可有效解决这两个问题。”李伟介绍，要研发生物航油，首先要选好能持续供应的原料。目前国内外制备生物航油的原料主要包括动植物油脂、木质纤维素、糖和淀粉类。从2008年开始，欧美国家就开始对生物航油技术进行研究，其所用原料主要为小桐子油、光皮树油、棕榈油、亚麻油、麻风树油、椰子油、餐饮废油（俗称地沟油）、海藻油、动物脂肪等。以此为原料制备的航油比石油基航油成本高出近三倍。尽管目前在国外以加氢法生产生物航油的技术已得到商业应用，主要采用能规模化供应的大豆油、菜籽油、棕榈油等食用链油脂生产，至今已供美、日、荷等40余家航空公司进行了上千次试飞，但尚无专门对蓖麻为原料生产航油的技术进行系统研究。
在国内，近年来中石油、中石化公司在制备生物航油方面连续投资达数亿。2011年中石油委托美国UOP公司生产出小桐子航油后完成了国航试飞；2013年、2015年，中石化开发生产了“棕榈油+地沟油”为原料的生物航油，分别完成了东航、海航试飞。但短期来看难以规模化稳定供应，2014年全国生物航油产量不足100吨，没有完成“十二五”规划要求。对中国来讲，国情决定必须采用“不与粮争地、不与人争粮”的非粮原料。而素有“懒汉经济”之称的蓖麻种植可以有效利用不适于粮食作物生长的盐碱地，产量高、成本低，更适合我国国情。蓖麻油做航油的技术难度高，美国、以色列及中石油等都曾研究过但均未突破催化剂关键技术。
李伟带领团队基于对蓖麻产业、蓖麻油结构多年的深入研究，依托催化剂方面的研究优势，经大力攻关，终于在全球首创“以蓖麻油为原料制备航油”专有技术，并在此基础上系统掌握了国内外研发机构都在进行中的以棕榈油、“地沟油”、亚麻芥油、棉籽油、小桐子油等原料制备生物航油技术，创建了“以蓖麻为主、多种原料为辅”的生物航油及配套高效催化剂生产示范装置。
“蓖麻航油收率高、品质好，在现有生物航油中成本最低。”李伟介绍，蓖麻油组分单一，配以自主开发的绿色高效催化剂国际领先技术，收率高达90%，即出1吨航油仅需蓖麻油不到1.3吨；同时C8-C16航油组分选择性得以提高，各项性能指标更优；由于长寿命、高转化率催化剂的配合使用，蓖麻航油成本降至每吨1.5万以下，而地沟油航油、小桐子航油的成本均高于每吨2万。
在产业化方面，目前团队已完成原料供给设计、“产学研用”团队建设、打通了技术流程，通过了30多项航油检验和小试、中试环节，正在致力于推动原料规模化生产，并组织开展生物航油和催化剂生产放大工作。
蓖麻生物航油技术是南开大学十几年扎实苦干、搞生物质蓖麻产业链开发的持续创新成果之一，属于国家着力培育的“绿色低碳产业链”新增长点，对航空减排、治理雾霾、应对气候变化等有重要意义。谈及多年来的艰辛努力，李伟深情地说，“百岁老院士申泮文先生是我的恩师。大一入学时申先生教导我们‘为中华崛起刻苦读书’，告诉我们‘事业成功的动力是爱祖国、爱人民、爱事业’，这些情景深深印在我的脑海。”李伟说，恩师当年的教诲言犹在耳，如今自己带领团队致力研发清洁能源，他也会以此激励学生把“老南开人”的精神传承下去，为祖国科研事业作出更多贡献。
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